Die Erfindung betrifft neuartige Pulvermischungen, insbesondere Cermetpulver, für die Oberflächenbeschichtung von Metallsubstraten durch thermische Spritzverfahren, wie Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Laserspritzen oder Auftragsschweißen, wie beispielsweise das PTA-Verfahren.
Derartige Pulver bestehen aus mindestens einem feinteiligen Hartstoffpulver wie WC, Cr3C2, TiC, B4C, TiCN, Mo2C, usw., sowie einem feinteiligen Metall- oder Legierungs-Matrixpulver. Hartstoffpulver und Matrixpulver werden intensiv - meist in Gegenwart einer Lösung eines organischen Bindemittels gegebenenfalls unter gemeinsamer Mahlung - vermischt, zerstäubt, getrocknet, gesiebt und anschließend zur Entfernung des organischen Bindemittels und Erzeugung einer Sinterbindung unter Wasserstoff-haltiger Atmosphäre erhitzt, sodass größere Agglomerate von 10 bis 100 µm Teilchendurchmesser entstehen.
Aus
Als Matrixmetallpulver haben insbesondere stark Kobalt- und Nickel-haltige Pulver Eingang in die Technik gefunden.
Aufgabe der Erfindung ist es einerseits, den Einsatz von Kobalt weiter zu reduzieren, da Kobalt auf Grund seines weit verbreiteten Einsatzes ein Mangelrohstoff geworden ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Kobalt-arme CermetBeschichtungen zur Verfügung zu stellen, die gegenüber üblichen Co-Cr-Matrixlegierungen vergleichbare oder erhöhte Abrieb- und Kavitationsbeständigkeit aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, die Korrosionsbeständigkeit von Cermetbeschichtungen zu erhöhen, insbesondere die Löslichkeit von Matrixmetallen aus den Beschichtungen zu reduzieren.
Gegenstand der Erfindung sind Cermetpulver enthaltend 75-90 Gew.-% WC und 10 bis 25 Gew.-% eines oder mehrerer Matrixmetallpulver, sowie bis zu 3 Gew.-% Modifizierungsmittel
wobei das oder die mehreren Matrixmetallpulver
Bevorzugte erfindungsgemäße Cermetpulver enthalten die Matrixmetalle Nickel und Kobalt im Gewichtsverhältnis von mindestens 2:3, weiter bevorzugt im Gewichtsverhältnis 1:1, insbesondere bevorzugt im Gewichtsverhältnis 3:2. Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Cermetpulver sind Kobalt-frei. Weiter bevorzugte Cermetpulver sind Kobalt- und Nickel-frei.
Bei insbesondere Kobalt-freien Cermetpulver der Erfindung beträgt das Verhältnis der Summe der Gehalte an Chrom und Aluminium zur Summe der Gehalte an Eisen, Nickel und Chrom in Gewichtsteilen vorzugsweise 1 : 2,2 bis 1 : 3,7, besonders bevorzugt 1 : 2,7 bis 1 : 3,6 beträgt.
Die Matrixpulver können in an sich bekannter Weise durch Verdüsen von Metall- oder Legierungs- oder Teillegierungsschmelzen hergestellt werden. Im Falle das Teillegierungspulver oder nicht vorlegierte Metallpulver eingesetzt werden, erfolgt die Legierung während der Anwendung (beispielsweise des Spritzauftrags) der Cermetpulver.
Bevorzugte Kobalt-, Nickel- und /oder Eisen-Teillegierungs-Matrixpulver werden durch chemische Fällung durch Umsetzung entsprechender Salze mit überschüssiger Oxalsäure, Trocknen und thermischer Behandlung gemäß
Als Modifizierungsmittel kommen insbesondere Stahlsubstrat-Veredelungselemente wie beispielsweise Mo, Nb, Si, W, Ta und/oder V in Betracht.
Vorzugsweise sind die Matrixmetall- bzw. Matrixlegierungspulver mit Ausnahme tolerierbarer Verunreinigungen frei von weiteren Bestandteilen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Cermet, welcher die oben beschriebene Zusammensetzung aufweist, sowie einen mit einem solchen Cermet beschichteten geformten Gegenstand.
Zur Herstellung der Cermetpulver werden das oder die mehreren Hartstoffpulver und das oder die mehreren Matrixpulver sowie Modifizierungsmittel mit gegebenenfalls unterschiedlichen mittleren Teilchengrößen, die jedoch vorteilhaft jeweils unterhalb 10µm Durchmesser liegen sollen, in an sich bekannter Weise in einer wässrigen Lösung eines organischen Bindemittels aufgeschlämmt, und mittels Mischmahlung in einer Kugelmühle, einem Attritor oder einem Rührwerk homogenisiert, und die Suspension in einem Sprühtrockner zerstäubt, wobei das Wasser aus den Sprühtröpfchen verdampft. Das resultierende Pulveragglomerat wird mittels Klassierverfahren (Sieben, Sichten) in ein Nennkorn überführt und das organische Bindemittel des Agglomerates durch Sintern bei einer Temperatur von bis ca. 1300°C, insbesondere 1100°C bis 1300°C, in wasserstoffhaltiger Atmosphäre überführt. Der resultierende Sinterkuchen wird durch Aufbereiten (Brechen, Mahlen, Sieben Sichten) in das Nennkornband zurückgeführt.
Ein Cermet gemäß der Erfindung kann erhalten werden durch Pressen und Sintern der beschriebenen Cermetpulver, oder aber durch thermisches Spritzen, d.H. durch ein thermisches Spritzverfahren wie beispielsweise Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, Kaltgasspritzen, Plasmaspritzen oder ähnliche Verfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft daher ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Cermets oder eines Gegenstandes mit der oben beschriebenen Zusammensetzung, welcher die Schritte aufweist:
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Cermets oder eines Gegenstandes mit der oben beschriebenen Zusammensetzung, welcher die Schritte aufweist:
Es wurde ein Wolframcarbidpulver einer Teilchengröße von 0,9 µm bestimmt nach FSSS, mit einem Kohlenstoffgehalt von 6,1 Gew.-% und einem Gehalt an freiem Kohlenstoff von 0,05 Gew.-% eingesetzt.
In einer Vorlage aus 10 l Wasser mit ca. 1% Polyvinylalkohol (PVA, Shin-Etsu, GP05) als Binder und ca. 0,5% Nalco (Deutsche Nalco GmbH) als Netzmittel wurden ca. 50 kg Cermetpulver aus WC und Matrixlegierungen eingetragen und mittels Kugelmühle homogenisiert, die homogenisierte Suspension in einem handelsüblichen Sprühtrockner zerstäubt und das Wasser aus den Sprühtröpfchen verdampft. Das so erhaltene agglomerierte Pulver wird einer thermischen Behandlung unterworfen und dadurch die Bindung in eine Sinterbindung überführt. Der so erhaltene Sinterkuchen wird durch Brechen, Mahlen, Sieben und Sichten in das Nennkornband überführt.
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